ترکیب باتری لیتیوم یون

ترکیب و بازیافت باتری لیتیوم یون

راباتری لیتیوم یونیاز الکترولیت، جداکننده، کاتد و آند و کیس تشکیل شده است.

الکترولیتدر باتری لیتیوم یونی می تواند ژل یا پلیمر یا مخلوطی از ژل و پلیمر باشد.

الکترولیت موجود در باتری های لیتیوم یونی به عنوان واسطه ای برای انتقال یون ها در باتری عمل می کند.معمولاً از نمک های لیتیوم و حلال های آلی تشکیل شده است.الکترولیت نقش کلیدی در انتقال یون بین الکترودهای مثبت و منفی یک باتری لیتیوم یون ایفا می کند و تضمین می کند که باتری می تواند به ولتاژ بالا و چگالی انرژی بالا دست یابد.الکترولیت به طور کلی از حلال‌های آلی با خلوص بالا، نمک‌های الکترولیت لیتیوم و افزودنی‌های ضروری تشکیل شده است که با دقت در نسبت‌های خاص تحت شرایط خاص ترکیب شده‌اند.

مواد کاتدانواع باتری لیتیوم یونی:

• LiCoO2
• Li2MnO3
• LiFePO4
• NCM
• NCA

 مواد کاتد شامل بیش از 30٪ هزینه کل باتری است.

آندباتری لیتیوم یون حاوی

سپس آند باتری لیتیوم یونی شامل حدود 5-10 درصد هزینه کل باتری است.مواد آند مبتنی بر کربن یک ماده آند معمولی برای باتری‌های لیتیوم یونی هستند.در مقایسه با آند لیتیوم فلزی سنتی، ایمنی و پایداری بالاتری دارد.مواد آند مبتنی بر کربن عمدتاً از گرافیت طبیعی و مصنوعی، فیبر کربن و مواد دیگر می‌آیند.در این میان گرافیت ماده اصلی است که سطح ویژه و رسانایی الکتریکی بالایی دارد و مواد کربنی نیز پایداری شیمیایی و قابلیت بازیافت خوبی دارند.با این حال، ظرفیت مواد الکترود منفی مبتنی بر کربن نسبتا کم است، که نمی تواند الزامات برخی از کاربردها را برای ظرفیت بالاتر برآورده کند.بنابراین، در حال حاضر برخی از تحقیقات بر روی مواد کربنی جدید و مواد کامپوزیتی، به امید بهبود بیشتر ظرفیت و عمر چرخه مواد الکترود منفی مبتنی بر کربن وجود دارد.

همچنان دارای مواد الکترود منفی سیلیکون-کربن است.مواد سیلیکون (Si): در مقایسه با الکترودهای کربن منفی سنتی، الکترودهای منفی سیلیکون ظرفیت ویژه و چگالی انرژی بالاتری دارند.با این حال، به دلیل سرعت انبساط زیاد مواد سیلیکونی، به راحتی می توان باعث انبساط حجمی الکترود شد و در نتیجه عمر باتری را کوتاه کرد.

جداکنندهباتری لیتیوم یونی بخش مهمی برای تضمین عملکرد و ایمنی باتری است.وظیفه اصلی جداکننده جداسازی الکترودهای مثبت و منفی است و در عین حال می تواند کانالی برای حرکت یون ایجاد کند و الکترولیت لازم را حفظ کند.عملکرد و پارامترهای مربوط به جداکننده باتری لیتیوم یون به شرح زیر معرفی شده است:

1. پایداری شیمیایی: دیافراگم باید پایداری شیمیایی عالی، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر پیری در شرایط حلال آلی داشته باشد و می تواند عملکرد پایدار را در شرایط سخت مانند دمای بالا و رطوبت بالا حفظ کند.

2. استحکام مکانیکی: جداکننده باید دارای استحکام مکانیکی و کشسانی کافی باشد تا از استحکام کششی کافی و مقاومت در برابر سایش برای جلوگیری از آسیب در هنگام مونتاژ یا استفاده اطمینان حاصل شود.

3. هدایت یونی: تحت سیستم الکترولیت آلی، هدایت یونی کمتر از سیستم الکترولیت آبی است، بنابراین جداکننده باید ویژگی های مقاومت کم و رسانایی یونی بالا را داشته باشد.در عین حال، برای کاهش مقاومت، ضخامت جداکننده باید تا حد امکان نازک باشد تا سطح الکترود تا حد امکان بزرگ شود.

4. پایداری حرارتی: هنگامی که ناهنجاری ها یا خرابی هایی مانند شارژ بیش از حد، تخلیه بیش از حد و اتصال کوتاه در حین کار باتری رخ می دهد، جداکننده باید پایداری حرارتی خوبی داشته باشد.در دمای معین، دیافراگم باید نرم یا ذوب شود، در نتیجه مدار داخلی باتری مسدود شده و از حوادث ایمنی باتری جلوگیری می شود.

5. ساختار منافذ قابل کنترل و مرطوب شدن کافی: ساختار منافذ و پوشش سطح جداکننده باید دارای قابلیت کنترل تر شدن کافی برای اطمینان از جداکننده باشد، در نتیجه قدرت و عمر چرخه باتری بهبود می یابد.به طور کلی، دیافراگم های ریز متخلخل پلی اتیلن فلیک (PP) و پلی اتیلن پولکی (PE) مواد دیافراگمی رایج در حال حاضر هستند و قیمت نسبتاً ارزان است.اما مواد جداکننده باتری لیتیوم یون دیگری مانند پلی استر وجود دارند که عملکرد خوبی دارند اما قیمت نسبتاً بالایی دارند.